Handhabungs- und Montagekonzept für schwere Lasten in der Nutzfahrzeugproduktion

Abstract

Die Nutzfahrzeugproduktion ist durch eine hohe Variantenvielfalt gekennzeichnet. Im Bereich der Montage müssen eine Vielzahl sperriger und schwerer Lasten bei engen Toleranzen gehandhabt werden. Die Tätigkeiten sind geprägt von einem hohen Anteil manueller Prozesse. Betriebsmittel wie Krane und Hebezeuge unterstützen die Mitarbeiter dabei meist nur beim Heben der Last. Die Entwicklung eines intelligenten, teilautomatisierbaren Unterstützungssystems soll zur Verbesserung der Ergonomie, Akzeptanz, Arbeitssicherheit, Qualität und Prozesszeit der Handhabungsaufgaben beitragen. Das Augenmerk auf Modularität und Skalierbarkeit sowie die Fokussierung auf den Menschen und damit einhergehend die Themen Ergonomie und Usability ermöglichen eine anforderungsgerechte Umsetzung und stellen eine Übertragbarkeit sicher. Charakteristisch für das Konzept ist die Unterteilung in eine servomotorisch unterstützte Positionierkinematik und eine passiv ausgeführte Orientierkinematik. Die Positionierkinematik übernimmt dabei das Zuführen der Last und die Orientierkinematik ist für die feinen Rotationsbewegungen am Montageort und für die Lastaufnahme zuständig. Das Konzept wurde als Demonstrator aufgebaut und validiert. Im Vordergrund stand dabei die Auslegung der Bedienung durch direkte Manipulation an der Last. Darüber hinaus wurden die Teilautomatisierbarkeit im Rahmen der Mensch-Roboter-Kollaboration untersucht sowie Ergonomieeinflüsse und Usability bewertet.

The commercial vehicle production is characterized by a high variance. In the area of assembly, a large number of bulky and heavy loads need to be handled with close tolerances. The tasks often include a high proportion of manual processes. Manufacturing equipment including cranes and hoists usually only support the employees when they lift the loads. The development of an intelligent, partially automatable assist device should contribute to the improvement of ergonomics, worker acceptance, occupational safety, quality and process time of the handling tasks. The attention on modularity and scalability as well as the focus on the human worker and the associated topics of ergonomics and usability enable the requirements-based realization and ensure the transferability. A distinctive feature of the concept is the segmentation into a servo-driven positioning-kinematics and a passive orientation-kinematics. The positioning-kinematics executes the load motion part “supply/feeding” and the orientation-kinematics is responsible for the load motion part “fine rotary movements” at the assembly point and for the load attachment. The concept was set up and validated as a demonstrator. In the foreground thereby was the operator control design through direct manipulation at the load. In addition, an examination of a semi-automation functionality in the context of human-robot collaboration was conducted and ergonomic influences and usability were evaluated.